河套盆地臨河拗陷西緣陡坡帶石油勘探前景

韓偉 李文厚 李玉宏 陳高潮 張?jiān)迄i 王欣 賀政陽

摘要：為了探究河套盆地臨河拗陷的石油勘探前景，通過野外地質(zhì)調(diào)查、井下樣品分析，對研究區(qū)的石油地質(zhì)條件開展研究，圈定勘探的有利區(qū)帶。研究結(jié)果表明，臨河拗陷西緣陡坡帶緊鄰兩套烴源巖沉積中心，伴有切穿基底的狼山斷裂作為運(yùn)移通道，上覆良好的新生界蓋層，并且陡坡帶還發(fā)育沖積扇和基巖裂縫儲層，整體具有近油源、鄰優(yōu)勢運(yùn)移通道和封蓋體系佳的特點(diǎn)，石油成藏條件良好。此外，狼山斷裂上的阿貴廟—蘇布臘根廟一帶受構(gòu)造控制，形成多條斷裂相互接觸的“調(diào)節(jié)帶”，可能發(fā)育“復(fù)合花狀構(gòu)造”等巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉，是油氣勘探的有利區(qū)域。

關(guān)鍵詞：河套盆地；臨河拗陷；陡坡帶；油氣勘探；復(fù)合花狀構(gòu)造

中圖分類號：TE122.2

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020-04-014開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Prospects for petroleum exploration in the steep slope zone

of the west margin of Linhe Depression in Hetao Basin

HAN Wei1， LI Wenhou2， LI Yuhong1， CHEN Gaochao1， ZHANG Yunpeng1， WANG Xin1， HE Zhengyang1

（1.Xi′an Center of Geological Survey， China Geological Survey， Xi′an 710054， China；

2.State Key Laboratory of Continental Dynamics／Department of Geology， Northwest University， Xi′an 710069， China）

Abstract： This paper studies the petroleum geological conditions in the study area and delineated favorable exploration zone， which is based on previous studies， through field geological survey and underground sample analysis， for explore the prospect of petroleum exploration of Linhe depression in Hetao Basin. The results show that the steep slope on the western edge of Linhe depression is close to two sets of source rock deposition centers， accompanied by the Langshan fault that cuts through the basement as a migration channel， and covered with a good Cenozoic cap rock. In addition，? alluvial fans and bedrock fracture reservoirs are also developed in the steep slope zone. And the steep slope zone has the characteristics of near oil source， neighboring superior migration channel and good sealing system. Furthermore， the Aguimiao-Subulagenmiao area on the Langshan fault is a? most favorable area for petroleum exploration， because it is controlled by the structure to form a "regulatory zone" where multiple faults are in contact with each other， and it is possible to develop "composite flower-like structures" and other lithological-structural conformity traps.

Key words： Hetao Basin； Linhe Depression， the steep slope； oil and gas exploration； composite flower-like structures

箕狀斷陷盆地邊緣陡坡帶受沉積特征及邊界斷裂的作用，通常可形成有利于石油成藏的坡折帶，這在中國東營凹陷、二連盆地、冀東富油凹陷等地區(qū)已有很好的石油勘探先例［1-4］。河套盆地屬于典型的箕狀斷陷盆地，2015年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心、長慶油田、華北油田等單位，先后在盆地吉蘭泰凹陷和臨河拗陷內(nèi)的斷裂帶附近取得了石油發(fā)現(xiàn)和突破。通過研究，前人逐漸明確了該盆地“斷裂控油，在優(yōu)勢運(yùn)移通道附近尋找石油成藏的有利區(qū)域”的勘探思路，認(rèn)為狼山斷裂等是油氣運(yùn)移的主要通道，側(cè)向供油條件好，并且明確了杭五斷裂帶、北部深凹陷區(qū)是勘探的有利區(qū)帶［5-8］。然而，北部深凹陷內(nèi)的新生界厚度大，勘探成本高，且狼山斷裂帶展布跨度很長，其中大部分地區(qū)在油氣探礦權(quán)區(qū)外，前期投入工作較少，勘探方向并不明確。本文通過對該區(qū)域內(nèi)的野外地質(zhì)調(diào)查和區(qū)內(nèi)鉆井資料的分析，結(jié)合前人研究，探究北部深凹陷西緣、狼山斷裂帶靠近盆地一側(cè)陡坡帶上的石油地質(zhì)條件，進(jìn)一步明確勘探的有利區(qū)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

河套盆地是在伊盟古陸核古元古界—太古界變質(zhì)結(jié)晶基底之上形成的中、 新生代拗陷-斷陷盆地［6-12］， 東西長， 南北窄， 呈弧形分布于陰山褶皺帶與鄂爾多斯盆地之間; 縱向上， 北深南淺， 呈不對稱箕狀。 其自西向東劃分為臨河拗陷、 烏拉山隆起、 烏前拗陷、 包頭隆起與呼和拗陷5個(gè)一級構(gòu)造單元， 其中臨河拗陷面積最大，石油勘探遠(yuǎn)景最為有利。 臨河拗陷沉積巖厚度一般為3 000～6 000 m，北部深凹陷區(qū)最大厚度達(dá)14 000 m，可進(jìn)一步劃分為吉西凸起、吉蘭泰淺凹、吉東斜坡、北部深凹陷、南部斷階、東部斜坡6個(gè)二級構(gòu)造單元（見圖1）。

河套盆地自形成以來，經(jīng)歷了印支期隆起、燕山期擠壓拗陷—初始斷陷、喜山期拉張斷陷及整體沉降等4個(gè)演化階段［6，10］。臨河拗陷主要受狼山斷裂、杭五斷裂帶和黃河斷裂等3條弧形斷裂控制，其中狼山斷裂位于盆地（拗陷）西北緣狼山山前，是盆地西緣邊界斷裂，為南東—正南傾向、切穿基底的正斷層，總體呈弧形展布;杭五斷裂也是一條弧形斷裂帶，可進(jìn)一步分為西段北西傾向的杭后斷裂和東段北傾的五原斷裂，均為斷穿基底的正斷層。該斷裂帶還派生出多條次級斷裂，形成了局部的斷隆;黃河斷裂的走向與狼山斷裂基本平行，為臨河拗陷和河套盆地的東南邊界斷裂。

臨河拗陷東西向的剖面大致如圖1所示，自西向東可分為西緣陡坡帶、深凹陷帶、中央隆起帶和東部淺凹陷帶。

2 西緣陡坡帶石油成藏條件分析

以往河套盆地的石油勘探工作多集中在盆地東部及吉蘭泰凹陷內(nèi)［6-8］，而西緣狼山斷裂一帶幾乎未投入過工作量。此外，該區(qū)所在的北部深凹陷帶，由于新生界沉積巨厚，加大了石油勘探的難度［6］。但是，本研究通過對河套盆地前期勘探資料的重新梳理，認(rèn)為沿狼山斷裂形成的盆地陡坡帶可能具備很好的石油成藏條件。

2.1 距油源更近

河套盆地是一個(gè)東薄西厚的箕狀斷陷盆地，自盆地形成以來，沉降中心始終位于臨河拗陷西部（沿狼山斷裂分布）（見圖2）。受構(gòu)造背景及斷裂活動的影響，臨河拗陷發(fā)育了東薄西厚的兩套烴源巖，分別是白堊系固陽組和新近系臨河組，厚度分別可達(dá)500～2 000 m和800～1 200 m，具備良好的生烴潛力［6-8］。

因此，沿狼山斷裂發(fā)育的陡坡帶距離烴源巖沉積中心更近，具備近油源的有利條件。

2.2 良好的運(yùn)移通道

斷層作為垂向于儲層的通道，對石油運(yùn)移和分布有重要的控制作用。狼山斷裂是切穿基底的控盆斷裂，且臨近烴源巖沉降中心（見圖2），自然便成為了石油運(yùn)移的有利通道。同時(shí)，由于新生代盆地全面沉降，沉積了巨厚的新生界，在臨河拗陷西部最厚可達(dá)10 000 m以上，其中五原組為一套泥巖，厚度可達(dá)1 000 m［6］，對下部油藏形成了良好的封蓋條件。也就是說，沿狼山斷裂，同時(shí)具備了良好的運(yùn)移通道和封蓋體系。因此，在沿狼山斷裂靠近盆地內(nèi)部的區(qū)域，具備形成油藏的運(yùn)移和保存條件。

2.3 儲層類型多樣

從目前取得的勘探成果來說，河套盆地存在白堊系固陽組、新近系臨河組沉積巖儲層和盆地西緣邊界附近的基底變質(zhì)巖裂縫儲層［6-12］。

1）基底裂縫儲層。

西安地質(zhì)調(diào)查中心在慶格勒圖實(shí)施的慶淺1井和華北油田部署的吉華2X井均在基底變質(zhì)巖裂縫儲層中鉆遇原油［5］。隨后，西安地質(zhì)調(diào)查中心在狼山斷裂一帶夢幻峽谷附近實(shí)施的蒙阿左地3井（見圖1）也證實(shí)，該區(qū)基底變質(zhì)巖中的裂縫十分發(fā)育。從該井巖心中的裂縫產(chǎn)狀來看，該區(qū)基巖裂縫以張性構(gòu)造裂縫為主，伴有剪切裂縫，可沿裂縫形成滑動面，且張性構(gòu)造裂縫中高角度裂縫發(fā)育，幾乎垂直于地層分布；沿高角度裂縫常伴有低角度（近水平）裂縫，剪切裂縫的角度較傾斜，見擦痕;裂縫發(fā)育規(guī)模顯示，高角度裂縫以宏觀裂縫為主（長度大于0.5 cm），低角度（近水平）裂縫規(guī)模較?。ㄒ妶D3）。同時(shí)，隨著井深加深，裂縫寬度變小。

這種裂縫在狼山斷裂帶上的花崗巖、變質(zhì)巖中均有發(fā)育，縱橫交錯(cuò)，規(guī)模不一，有的規(guī)模較大的裂縫后期被石英脈填充，在野外露頭上也多有發(fā)現(xiàn)（見圖3）。狼山斷裂自中生代形成開始，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造活動，包括河套盆地中生代時(shí)期受控于近南北向的左旋剪切作用，新生代時(shí)期受控于近南北向的右旋剪切作用等［10］。因此，狼山斷裂帶所經(jīng)歷的構(gòu)造活動是這些裂縫形成的主要?jiǎng)恿σ蛩亍?/p>

2）沖積扇儲層。賈承造等對斷陷型盆地巖性地層油藏進(jìn)行了總結(jié)分類，認(rèn)為在干旱環(huán)境下的斷陷盆地，如二連盆地中陡坡帶的沖積扇砂體、緩坡帶的扇三角洲砂體是形成油藏圈閉的有利區(qū)帶［13］。并且，斷陷盆地內(nèi)的陡坡帶已在東營凹陷等地取得過油氣勘探突破［14-18］。河套盆地與二連盆地東西相望，同為斷陷型盆地，勘探經(jīng)驗(yàn)可以互相借鑒。研究發(fā)現(xiàn)，沿狼山斷裂展布的陡坡帶上，發(fā)育有沖積扇體。這些沖積扇發(fā)育區(qū)受構(gòu)造及斷裂影響，可能會形成巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉。

首先，從1∶20萬地質(zhì)圖上可發(fā)現(xiàn)，狼山斷裂是一個(gè)弧形展布的正斷層，總體表現(xiàn)為元古界變質(zhì)巖、古生界花崗巖與新生界第三系、第四系呈斷裂接觸，但在阿貴廟、蘇布臘根廟處卻均有小面積的白堊系出露（見圖4），且兩處白堊系巖性均以雜色砂礫巖、含礫砂巖及礫巖為主，屬典型的沖積扇沉積。

其次，從區(qū)域地質(zhì)背景來看，河套盆地中生代時(shí)期受控于近南北向的左旋剪切作用， 新生代時(shí)期受控于近南北向的右旋剪切作用，狼山斷裂走向近南北的斷裂也具有左行走滑性質(zhì)［19-20］。由于巖層物性和構(gòu)造應(yīng)力的非均質(zhì)性，在斷裂的弧頂一帶往往會造成應(yīng)力相對集中，導(dǎo)致斷裂產(chǎn)狀變化，成為由多條斷裂組成的斷裂帶，這種斷裂相互接觸的部位被稱之為“調(diào)節(jié)帶”。這些調(diào)節(jié)帶容易形成負(fù)地形，有利于發(fā)育沖積扇沉積。因此，初步認(rèn)為，沿狼山斷裂帶上僅有的這兩處白堊系沖積扇，是由于狼山斷裂受中生代擠壓背景下左旋剪切運(yùn)動的影響，斷裂局部非均質(zhì)性形成斷層調(diào)節(jié)帶，隨后發(fā)育白堊系沖積扇體，而后期新生代拉張背景下右旋剪切運(yùn)動并未對該沖積扇造成影響或影響不大，最終保留至今。同時(shí)，該處還殘留著白堊系沖積扇，可能還預(yù)示著這個(gè)區(qū)域上覆的新生界沉積較薄，降低了勘探的難度。

此外，兩個(gè)沖積扇處，狼山山前斷裂的產(chǎn)狀不一致，其中阿貴廟處產(chǎn)狀為傾向355°，傾角36°，蘇布臘根廟處為傾向54°，傾角84°（見圖5）。兩處斷裂的產(chǎn)狀完全不同證明了狼山斷裂存在調(diào)節(jié)帶，且這些調(diào)節(jié)帶與白堊系沖積扇的發(fā)育位置具有很好的一致性。因此，研究認(rèn)為，這些沖積扇發(fā)育區(qū)在構(gòu)造及斷裂活動的綜合影響下，可能會形成巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉。

3）潛在的花狀構(gòu)造。

花狀構(gòu)造是走滑斷裂帶內(nèi)的標(biāo)志性構(gòu)造變形，也是油氣成藏的有利區(qū)帶。張以明等對河套盆地內(nèi)二維地震資料進(jìn)行解釋處理時(shí)認(rèn)為，盆地內(nèi)發(fā)育有典型的負(fù)花狀構(gòu)造［7］。黃雷等研究認(rèn)為，在張扭變形帶中，斷層受阻彎曲或受阻疊置部位，會發(fā)育具有走滑、擠壓和伸展3類應(yīng)變共存以及擠壓變形和伸展變形同時(shí)發(fā)生為特征的復(fù)合花狀構(gòu)造［21］。

河套盆地先后經(jīng)歷了燕山期擠壓拗陷—初始斷陷、喜山期拉張斷陷及整體下沉等構(gòu)造演化，本研究所指的狼山斷裂的調(diào)節(jié)帶位于斷裂具備走滑性質(zhì)的位置。受控于這些復(fù)雜的構(gòu)造背景，狼山斷裂作為控盆斷裂，構(gòu)造動力背景包括了擠壓、拉張以及走滑等特性。因此，研究認(rèn)為，狼山斷裂的調(diào)節(jié)帶處很可能發(fā)育有利于油氣成藏的“復(fù)合花狀構(gòu)造”。

綜上所述，河套盆地臨河拗陷西緣陡坡帶具有緊鄰兩套烴源巖沉積中心，并伴有切穿基底的狼山斷裂作為運(yùn)移通道，上覆有良好的新生界蓋層，還發(fā)育沖積扇和基巖裂縫儲層，具備良好的石油成藏條件。

3 陡坡帶石油成藏模式

本研究初步建立了該區(qū)域的油氣成藏模式：首先，區(qū)內(nèi)兩套烴源巖源源不斷地生成油氣;隨后，生成的油氣會在壓力差的作用下沿著狼山斷裂向上不斷運(yùn)移，并優(yōu)先在陡坡帶上的沖積扇體、復(fù)合花狀構(gòu)造等物性條件最為優(yōu)越的區(qū)域聚集成藏;而剩余的石油會沿著斷裂繼續(xù)運(yùn)移，充注在與斷裂交錯(cuò)發(fā)育的裂縫中，形成裂縫型油藏（見圖6）。

研究區(qū)發(fā)育兩種不同的儲層，也有著不同的勘探效果。其中，基底變質(zhì)巖裂縫型油藏，受其儲層非均質(zhì)性強(qiáng)等性質(zhì)的決定，一般具有初期產(chǎn)能高，穩(wěn)產(chǎn)率低，難以預(yù)測等特點(diǎn)［22］。而陡坡帶的沖積扇儲層，由于以砂礫巖為主，其物性條件極佳，且這種儲層與運(yùn)移通道相連接，通常會具有穩(wěn)定且較高的產(chǎn)能，且可通過二維地震等手段進(jìn)行有效預(yù)測［14-18］。因此，研究認(rèn)為，應(yīng)在河套盆地臨河拗陷西緣陡坡帶開展一定面積的二維地震，摸清地層結(jié)構(gòu)，以沖積扇儲層為主，兼顧基巖裂縫型儲層，極有可能取得石油勘探的突破。其中，阿貴廟—蘇布臘根廟一帶前景最佳。

4 結(jié) 論

1）河套盆地臨河拗陷西緣陡坡帶具有近油源、鄰優(yōu)勢運(yùn)移通道和封蓋體系佳的特點(diǎn)，且發(fā)育沖積扇和基巖裂縫兩種儲層，油氣地質(zhì)條件良好。

2）狼山斷裂的弧頂一帶應(yīng)力相對集中，發(fā)育多條斷裂相互接觸的“調(diào)節(jié)帶”，在“調(diào)節(jié)帶”上可能發(fā)育“復(fù)合花狀構(gòu)造”等巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉，如阿貴廟—蘇布臘根廟一帶。

3）河套盆地臨河拗陷下一步油氣勘探工作應(yīng)關(guān)注狼山斷裂一帶，開展二維地震研究，理清地層結(jié)構(gòu)，以沖積扇儲層為主，兼顧基巖裂縫型儲層，極有可能在西緣陡坡帶取得石油勘探的突破。

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（編 輯 雷雁林）